周琦峰

摘要：实验是化学学科的重要教学内容，同时也是教学实施的重要方法和手段。探讨实验教学的实施与评价方式，促进学生学习方式的转变，研究在实验教学中如何有效落实“教、学、评”一体化，以促进学生化学学科核心素养的发展，对于化学学科的教学有着非常重要的意义。通过对IBDP化学实验教学内容和评估方式的分析和思考，对新课标背景下化学实验教学及评估提出几点建议。

关键词：IBDP;高中化学;实验教学;评价

实验是理科课程的重要组成部分，同时也是教学实施的方法和手段。目前，学科核心素养背景下的化学实验教学研究，主要集中在通过化学实验设计，采用课堂教学策略、活动策略发展学科核心素养等方面。而深入探讨实验教学及评价与学生学习方式转变的研究较少，对实验教学中更有效地实施“教、学、评”一体化缺乏较为系统和深入的思考。由此，我们将研究视野投向国际。在国际上影响较为广泛的课程中，IBDP（International Baccalaureate Diploma Programme，国际预科证书课程，是国际文凭组织为16—19岁的青少年设计的课程）中的化学实验教学及评价独具特色，对新课标背景下化学实验课程的实施以及落实“教、学、评”一体化有启发和借鉴的价值。

一、IBDP化学实验课程教学内容及评价方式

IBDP化学课程重视学科知识的来源以及在实际生产、生活和研究中的运用，也特别强调了与其他学科知识之间的关联，以及跨学科解决问题的能力。通过完成一系列的实验，促使学生掌握基本的实验方法和技能，逐步形成自主选定研究课题的能力，并独立完成实验研究以及研究报告的撰写。IBDP化学课程实验教学内容分为必做实验、自主探究实验、跨学科探究实验三类。

IBDP化学课程的评价由外部评估和内部评估两部分组成。外部评估是学生在两年的课程学习完成后参加的统一考试，其中包含与学生必做实验相关的问题，占总分的80%;内部评估是学生在学习过程中独立完成的科學研究项目（自主探究实验和跨学科探究实验），直接对学生进行实验探究能力的整体、综合评价，占总分的20%。

（一）必做实验

1.具体内容

与《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下称“新课标”）规定了必修课程学生必做实验类似，IBDP化学课程也规定了学生必须完成的基础实验，具体如下：

1.通过测量反应中的质量变化获得数据来推导物质的化学式;

2.运用滴定相关的实验方法，使用标准溶液来测定另一种溶液的浓度;

3.获得数据并使用数据，通过气体状态方程来计算气体的摩尔质量;

4.通过量热法测量反应焓并对结果进行评估;

5.通过实验探究反应速率并对结果进行评估;

6.用不同的指示剂完成酸碱中和滴定;

7.熟练地使用pH计和通用指示剂;

8.进行与典型的金属/金属离子半电池构成的伏打电池相关的实验;

9.搭建有机分子的3D模型（真实或虚拟）;

10.在溶液中进行置换反应。

IBDP中，选择化学的学生同时也可能选择了物理或生物学等学科;对同一门学科，学生可以选择SL（Standard Level，标准水平）课程或者难度较高的HL（Higher Level，高水平）课程。教师可以根据学生的选科情况、学校具备的条件、学生可利用的各种学习资源以及学生准备选择的大学专业课程等，自主设定化学学科必做实验的具体内容与实验方式。除了基本实验技能的训练以及基础实验原理的应用外，还必须包括相对综合、复杂的实验（如利用盖斯定律测量反应热，通过测定不同温度条件下的速率常数来计算反应的活化能，通过测量滴定曲线来确定弱酸或弱碱的pKa或pKb，等等），以促进概念的生成与理解。

学生实验的实施方式可以灵活多样，包括：课内可以完成的实验或者延续数周的研究项目，用计算机进行的模拟实验，通过调用数据库数据或者间接数据进行的研究，构建或使用模型来进行研究，通过调查、问卷等方式获取数据的练习， 数据分析的专项练习，实地考察……

在学生完成必做实验的过程中，必须融入使用信息和通信技术（ICT）等现代技术手段的能力的培养，主要包括：获取知识的途径（包括文献查询）和多样化的学习手段（包括在线课程、讲座、论坛等），使用传感器等手持设备采集数据，使用模拟软件进行模拟实验，使用电子表格整理、处理和呈现数据，使用数据库获得所需数据，通过统计的方法对结论的有效性进行分析。

通过完成必做实验，学生可以为后续的自主探究实验和外部评估中关于实验的问题做相应准备。

2.外部评估对必做实验的考查

IBDP化学课程的外部评估由三份试卷组成，试卷1是选择题，试卷2和试卷3是简答题。其中，试卷2和试卷3都包含与必做实验相关的问题。

（1）试卷2中与实验相关的问题

试卷2的问答题中包含与必做实验相关的问题，如实验方法的比较，测量误差的分析，选择合适的物理量来进行测量以追踪反应的进行程度，将不同的实验方法融合来完成测量，等等。

试卷2中也有与数据处理相关的问题，需要结合IBDP化学课程大纲中第11章《测量与数据处理》的内容来回答。《测量与数据处理》这一章主要是测量的精度和准度以及误差分析方面的内容。学生要理解所有测量的精度和准度都有一定的限度，进行测量时必须考虑这些因素，并进行相应的计算和误差分析。

除了上述问题外，还可能出现基于ToK（Theory of Knowledge，知识理论）的与实验方法相关的问题。例如：“基于某个原理进行实验得到的结果可能既是可信的，同时也不一定可靠，请阐述你对此的理解。”这需要学生联系ToK中关于“知识是如何获得的”的内容来回答。

（2）试卷3中与实验相关的问题

试卷3第一道题是分值为15分的问答题，一般以质量分析、滴定法测量、反应热测定、反应速率研究、电化学反应等为背景，通常会提供一组或几组测量数据，要求学生通过作图、列表等方法对数据进行分析，还要求学生对计算结果进行描述、解释或比较。题目考查的重点在于实验所采用的方法和原理。

回答这类问题，学生需要在完成必做实验时认真思考，不仅要知道应该怎么做，还要思考为什么要这么做，实验中还存在哪些问题，有没有别的方法也可以完成实验，实验基于哪些原理和科学方法，实验结果是否可靠……对于可采用不同实验方法的实验，需要进行对比，知道不同方法的优势和不足，能够判断在什么情况下用哪种实验方法更好。

针对试卷2和试卷3中的实验题，教师要鼓励和引导学生在完成必做实验的过程中，从以下几个方面进行深入思考或比较：①为什么要用特定的仪器或试剂进行实验？②用其他的仪器或装置进行实验是否可行？③仪器的规格和反应物的浓度与用量有没有特别的要求？④完成各实验步骤有没有特定的顺序要求？可不可以调换某些步骤的顺序？調换某些步骤的顺序会不会对实验产生影响？⑤测量过程中是否存在显著的系统误差？随机误差的主要来源是什么？有没有方法可以消除或减小误差？⑥采用了哪些假设、近似等手段来简化数据的处理？这些假设合理吗？

（二）自主探究实验

在完成必做实验的基础上，学生需要用10个小时（不包括写作时间）完成一个自主探究实验，并完成一份6—12页的研究报告。

自主探究实验要求学生依据学习或生活中产生的问题，设计、完成一系列实验并撰写报告。问题可以来自课程大纲，也可以根据个人兴趣选择大纲以外的内容。研究报告需要清晰地阐述研究问题、变量、实验步骤，完成数据采集及分析处理，得出结论并对实验结果进行评价，讨论实验中存在的问题及误差，并有针对性地提出改进建议以及可能的拓展研究。

自主探究实验所对应的内部评估主要评价学生进行独立研究的能力、对于科学方法的理解和运用以及基本的科学研究规范。评分标准有个人参与、实验探索、数据分析、结论评估、信息呈现与表达五个评分项。研究过程中，教师可以给予学生一定的指导或建议，但主要是由学生自主思考、设计并完成。具体的评分类别及权重详见下页表1。

每个评分项都有对应的得分描述，评分时根据学生的表现选择最接近的描述并给出具体分值。以“结论评估”为例，该评分项满分为6分，学生表现的得分描述详见表2。

学生要在内部评估中有好的表现，不仅要具备很好的学科理解和良好的实验设计及操作能力，还要能够用科学、流畅的语言表达出来。学生要具备这些能力和素养，绝不是一蹴而就的事情，需要在完成必做实验和自主探究实验时认真参与并深入思考、不断积累。在学生完成自主探究实验的过程中，教师需要在研究问题的确定和选择合适的研究方法等方面提供指导。在学生开展研究的过程中，教师也需要了解学生的进程，指导学生沿着合理的方向推进研究以及确保研究的真实性，并依据评估标准给出成绩。

（三）跨学科探究实验

除了完成必做实验和自主探究实验外，学生还需要参与跨学科探究实验，体验通过与不同学科背景的同学合作，综合运用不同学科知识解决问题的过程。

跨学科探究实验是内部评估的一部分，需要10个小时的课内时间，通常分为计划、行动和评估三个阶段。通过小组成员（必须包括选择物理、化学及生物学学科的不同学生）讨论，确定研究的主题。研究主题可以围绕教师提供的大的研究背景，如所在城市的能源使用情况、垃圾的分类与回收利用、构建绿色校园等，也可以是各个小组自主选择的研究问题。

跨学科探究实验涉及多个学科领域，可以从不同学科的角度进行分析和探究，给出结论或解释，提出解决方案或建议。跨学科探究实验需要学生进行跨学科的合作，体验多学科共同解决问题的过程，进行团队合作，共同讨论遇到的问题并寻求解决方案。研究成果的展示通常可以用报告会或海报、科学展示会等形式。

对学生跨学科探究实验的评价侧重过程而不是最终的结果。在活动完成后，学生需要就过程中自己的参与和收获进行总结和反思，教师需要给出评价。

二、对新课标背景下化学实验教学及评价的建议

综上所述，IBDP化学课程对实验有较为综合和多样化的教学和评价要求，对实验技能和研究方法的培养较为全面，评价方式也较为多元，对于实现新课标提出的“全面发展学生化学学科核心素养”以及实施“教、学、评”一体化有参考和借鉴价值。据此，提出几点新课标背景下的化学实验教学及评价建议。

第一，实验准备时，引导学生深入思考实验的原理和方法，多问问为什么要这样做，为什么不能那样做，还能怎样做，不同做法的优势及不足有哪些。

第二，实验过程中，提醒学生注意对实验现象进行细致观察、深入思考，在思考的前提下再有针对性地、带着探究的目的进行进一步的观察，尤其需关注实验中出现的反常现象，并进行分析和探究。

第三，增加定量实验，提高学生处理、分析和评价测量结果的能力。

第四，结合信息技术和现代实验技术手段开展实验探究。

第五，选择合适的课题进行学科内的综合探究，并鼓励学生开展跨学科研究。

第六，加强批判性思维的训练，对实验中存在的问题或实验方法的局限性进行分析和讨论。

第七，丰富实验探究的形式，鼓励学生进行小组合作与讨论。

第八，采用多元的评价方式，包括等级评分、学习过程档案、小组成员互评等，并及时给出反馈。

在新的技术背景下，学生可以非常方便地获得各种资料和学习资源，学习方式也在发生改变。这也要求教师相应地调整教学方式，更多地参与学生的学习过程，和学生共同学习、相互学习、不断成长。如何更好地发挥实验在教学过程中的作用，我们还将不断地深入研究。

参考文献：

[1] 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2] 李俊.普通高中化学课程标准的变化[J].课程·教材·教法，2018（6）.

[3] 李俊.谈《普通高中化学课程标准（2017年版）》的特点[J].中学化学教学参考，2018（9）.

[4] 黄恭福，邹海龙.学科核心素养视域下的中学化学实验教学研究综述[J].化学教学，2020（2）.